struka(e): fizika

difuzijski tok (znak J), fizikalna veličina koja opisuje brzinu spontanoga širenja čestica iz područja veće koncentracije u područje manje koncentracije kroz plohu okomitu na smjer gibanja. Veći je što je više čestica koje se šire, što je veća ploština kroz koju se šire i što se čestice brže gibaju. Moguće ga je izraziti na više načina, ovisno o načinu prikazivanja sastava smjese, tj. ovisno o tome rabi li se pri istraživanju količina tvari, brojnost čestica ili parcijalni tlak (u otopinama brojnost čestica, množinska koncentracija, masena koncentracija i dr., a za plinove uobičajeno je rabiti parcijalni tlak). Može se odrediti s pomoću spektrofotometrije, nuklearne magnetske rezonancije, fluorescencijske spektroskopije i dr., ovisno o vrsti tvari i potrebnoj preciznosti.

Difuzijski tok količine tvari (znak Jn) jest količina tvari dn koja se zbog difuzije proširi kroz plohu ploštine P okomitu na smjer gibanja u nekom vremenu dt, dakle: \(\displaystyle J_n=\cfrac1{p}\cdot\cfrac{{\rm d}n}{{\rm d}t}\). Prema prvom Fickovu zakonu difuzije, difuzijski tok količine tvari jednak je negativnom umnošku koeficijenta difuzije D i gradijenta množinske koncentracije dc/dx, dakle: \(\displaystyle J_n=-D\cfrac{{\rm d}c}{{\rm d}x}\). Kako je koncentracija c razmjerna parcijalnom tlaku p, difuzijski tok količine tvari može se izraziti i s pomoću gradijenta parcijalnoga tlaka dp/dx, dakle: \(\displaystyle J_n=-\cfrac{D}{RT}\cdot\cfrac{{\rm d}p}{{\rm d}x}\), gdje je R plinska konstanta, T termodinamička temperatura. Obično se rabi u kemiji i termodinamici. Mjerna jedinica difuzijskoga toka količine tvari jest mol po kvadratnome metru i sekundi (mol/m²s).

Difuzijski tok pojedinačnih čestica (znak JN) jest brojnost čestica dN koje se zbog difuzije prošire kroz plohu ploštine P okomitu na smjer gibanja u nekom vremenu dt, dakle: \(\displaystyle J_N=\cfrac1{p}\cdot\cfrac{{\rm d}N}{{\rm d}t}\). Prema prvom Fickovou zakonu difuzije, difuzijski tok pojedinačnih čestica jednak je negativnom umnošku koeficijenta difuzije D i gradijenta brojevne koncentracije dC/dx, dakle: \(\displaystyle J_N=-D\cfrac{{\rm d}C}{{\rm d}x}\). Obično se rabi u statističkoj fizici. Mjerna jedinica difuzijskoga toka pojedinačnih čestica jest recipročna vrijednost kvadratnoga metra i sekunde (1/m²s).

Difuzijski tok količine tvari i difuzijski tok pojedinačnih čestica povezuje Avogadrova konstanta NA, dakle: JN = JnNA. Znak minus u jednadžbama naznačuje širenje čestica od mjesta više prema mjestu niže koncentracije. (→ tok)

Citiranje:

difuzijski tok. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2013. – 2025. Pristupljeno 5.12.2025. <https://www.enciklopedija.hr/clanak/difuzijski-tok>.